一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统与流程

1.本发明涉及水环境采集检测技术领域，具体为一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统。


背景技术：

2.随着经济快速发展，所带来的污染也是不可避免，尤其是水污染，绝大多数工厂对水源污染是巨大的。目前整治污染的计划正在努力推行，而判断水资源是否被污染以及其污染程度是计划治理的第一步。现有的水环境检测多是依靠人力去可能污染区域进行水源采样，其次将样本送至实验室进行一系列检测，其过程充满不确定性，尤其当工厂较为密集时，其污染源头难以精准确定。目前的较多检测法都存在耗时时间长，或者检测偏差较大的缺陷。因此，设计样本采集合理和检测准确的一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统是很有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统，包括样本采集模块，样本检测模块和样本分析模块，所述样本采集模块用于在水流区域采集检测样本，所述样本检测模块用于使用特定方法检测样本的水环境指数，所述样本分析模块用于分析检测出的样本值以及污染源，所述样本采集模块与样本检测模块之间数据连接，所述样本采集模块与样本分析模块之间数据连接。
5.根据上述技术方案，所述样本采集模块包括速度感应模块，高清摄像单元和液体存储仓单元，所述速度感应模块用于获取采集船的外部驱动因素，所述高清摄像单元用于拍摄采集船后方水流状况，所述液体存储仓单元用于存储采集进入舱体的水域样本，所述速度感应模块与高清摄像单元之间电连接，所述速度感应模块与液体存储仓单元之间数据连接；
6.所述样本检测模块包括波长检测仪器和光谱投射屏单元，所述波长检测仪器用于对提前混合液体进行照射操作，所述光谱投射屏单元用于在在光照另一侧接收经过样本折射而出的波谱信息，所述波长检测仪器与光谱投射屏单元数据连接；
7.所述样本分析模块包括水源分析模块与样本值分析模块，所述水源分析模块用于追寻大致来源，所述样本值分析模块用于根据检测结果判断水环境情况，所述水源分析模块与样本值分析模块之间数据连接。
8.根据上述技术方案，所述速度感应模块包括水流感应模块与风速感应模块，所述水流感应模块用于采集船感应当前水流状况，所述风速感应模块用于检测船体周围环境的风速状况，所述水流感应模块与风速感应模块之间数据连接；
9.所述液体存储仓单元包括检测溶液包裹单元，所述检测溶液包裹单元用于在仓内
存储检测溶剂；
10.所述水源分析模块包括图片拟合子模块与图片分析子模块，所述图片拟合子模块用于将捕捉图像做线条拟合处理，所述图片分析子模块用于根据拟合线条大致判断其污染来源，所述图片拟合子模块与图片分析子模块之间数据连接。
11.根据上述技术方案，所述系统的运行方法主要包括以下步骤：
12.步骤s1：数据采集船在主干河流中随水流前进，当船速感受到较大波动时，查看此时风速数据，推测船速影响原因；
13.步骤s2：确定原因后，采集该区域水环境样本，存储于仓储单元中，并拍摄此时船体后方水面图像；
14.步骤s3：当船只到达给流域工厂附近设置的检测点后，自动采集样本；
15.步骤s4：检测溶液的包裹物质遇水经过一段时间表面溶解，检测试剂与样本融合；
16.步骤s5：检测样本时，在一侧放置不同频率的波长投射装置，在另一侧放置投射屏，接收折射结果；
17.步骤s6：根据折射结果判断水环境的状况，将有风险区域对应的采集图像调出，判断其大致源头。
18.根据上述技术方案，所述步骤s1进一步包括以下步骤：
19.步骤s11：实时监测小船行动速度，当速度发生超过阈值q的增幅或减幅时，发送电信号至速度感应模块；
20.步骤s12：风速感应模块反馈风向以及风速信息，将风力对船的影响剔除；
21.步骤s13：若水流对速度影响超过阈值e，那么判断有流入主干的排放水，否则无汇入水流。
22.根据上述技术方案，所述步骤s2进一步包括以下步骤：
23.步骤s21：当水流对采集船产生影响后，速度超过阈值时触发高清摄像单元；
24.步骤s22：拍摄船体后方水面图片，并且开启存储仓，采集当前区域的水流样本；
25.步骤s23：当存储仓子单元关闭时，仓门内测表面的检测溶液包裹单元在经过一段时间，水膜溶解，检测液混入样本中。
26.根据上述技术方案，所述步骤s3进一步包括以下步骤：
27.步骤s31：在每个工厂的排水出设立采样检测点，当采集船经过时触发采样判断；
28.步骤s32：若检测点处经过检测判断无水源流入，则不采样，若有水源流入，则进行样本采样处理；
29.步骤s33：在到达检测点时，小船统计前置距离p米行驶路程的行动速度模型，若速度在到达采样点时模型曲线曲率大于阈值a，并且该时刻无风力影响，则判断其有水源流入，否则无水源流入
30.步骤s34：当某采集点p从未有水流流入，那么则上报该信息，提示需要调整采集点位置。
31.根据上述技术方案，所述步骤s5进一步包括以下步骤：
32.步骤s51：将样本仓中每个子样本取出，使用不同频率光谱照射；
33.步骤s52：由于在检测溶液与重铬酸钾反应，生成三价铬离子，因此产生不同的波长；
34.步骤s53：此时查看另一侧光谱投射屏单元上查看其光谱波长，根据波长判断样本中污染物质的大致含量。
35.根据上述技术方案，所述步骤s6进一步包括以下步骤：
36.步骤s61：若某仓的样本其污染程度超过等级r，那么查看该取样时间节点的拍照图片；
37.步骤s62：将照片进行线条拟合处理，并且加粗线条；
38.步骤s63：根据处理后的线条确定水源大致方向。
39.根据上述技术方案，所述步骤s63进一步包括以下步骤：
40.步骤s631：以小船为中心坐标，其长中心为纵轴，宽中心线为横轴建立坐标系；
41.步骤s632：选取发生倾斜角度一侧的拟合直线，选择最接近过坐标中点的一根；
42.步骤s633：将该线延长，延长线与该侧岸边形成的交点为t，并获取该角度α；
43.步骤s634：获取采样船与该侧岸边的距离y，测算t与采集船纵坐标的大致坐标，t＝y*tanα，此时y的大致坐标为(y，t)。
44.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，将三种功能集合为一个系统中，使用采集船在满足特定条件下对水域进行采集样本，采集之后检测液体的表面水膜会因为接触到仓内水样本而溶解，使其中的检测液混合进入样本中，随着采集船的继续工作，在主干河流中波动，检测液与样本充分混合，随后当采集船回收时，将舱中混合液使用光谱波长检测法进行测试，根据透射的波长频段反应混合液中离子的含量，从而侧面反映该水环境的等级，不仅极大避免使用多种溶剂检测，同时节约了检测剂融合的时间。
附图说明
45.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
46.图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于水污染防治的水环境评价方法及系统，包括样本采集模块，样本检测模块和样本分析模块，所述样本采集模块用于在水流区域采集检测样本，所述样本检测模块用于使用特定方法检测样本的水环境指数，所述样本分析模块用于分析检测出的样本值以及污染源，所述样本采集模块与样本检测模块之间数据连接，所述样本采集模块与样本分析模块之间数据连接，该系统将三种功能集合为一个系统中，使用采集船在满足特定条件下对水域进行采集样本，采集之后检测液体的表面水膜会因为接触到仓内水样本而溶解，使其中的检测液混合进入样本中，随着采集船的继续工作，在主干河流中波动，检测液与样本充分混合，随后当采集船回收时，将舱中混合液使用光谱波长检测法进行测试，根据透射的波长频段反应混合液中离子的含量，从而侧面反映
该水环境的等级，不仅极大避免使用多种溶剂检测，同时节约了检测剂融合的时间。
49.样本采集模块包括速度感应模块，高清摄像单元和液体存储仓单元，所述速度感应模块用于获取采集船的外部驱动因素，所述高清摄像单元用于拍摄采集船后方水流状况，所述液体存储仓单元用于存储采集进入舱体的水域样本，所述速度感应模块与高清摄像单元之间电连接，所述速度感应模块与液体存储仓单元之间数据连接；
50.所述样本检测模块包括波长检测仪器和光谱投射屏单元，所述波长检测仪器用于对提前混合液体进行照射操作，所述光谱投射屏单元用于在在光照另一侧接收经过样本折射而出的波谱信息，所述波长检测仪器与光谱投射屏单元数据连接；
51.所述样本分析模块包括水源分析模块与样本值分析模块，所述水源分析模块用于追寻大致来源，所述样本值分析模块用于根据检测结果判断水环境情况，所述水源分析模块与样本值分析模块之间数据连接。
52.速度感应模块包括水流感应模块与风速感应模块，所述水流感应模块用于采集船感应当前水流状况，所述风速感应模块用于检测船体周围环境的风速状况，所述水流感应模块与风速感应模块之间数据连接；
53.所述液体存储仓单元包括检测溶液包裹单元，所述检测溶液包裹单元用于在仓内存储检测溶剂；
54.所述水源分析模块包括图片拟合子模块与图片分析子模块，所述图片拟合子模块用于将捕捉图像做线条拟合处理，所述图片分析子模块用于根据拟合线条大致判断其污染来源，所述图片拟合子模块与图片分析子模块之间数据连接。
55.系统的运行方法主要包括以下步骤：
56.步骤s1：数据采集船在主干河流中随水流前进，当船速感受到较大波动时，查看此时风速数据，推测船速影响原因，采集船在河流中的速度影响不光由水流决定而且受到风力影响，所以需要考虑是否有风力的加持影响；
57.步骤s2：确定原因后，采集该区域水环境样本，存储于仓储单元中，并拍摄此时船体后方水面图像，水流汇入后，在水流表面会产生加速或减缓的作用，因此通过拍摄水面照片就能大致计算水源范围；
58.步骤s3：当船只到达给流域工厂附近设置的检测点后，自动采集样本，在样本采集时不光需要临时采集而且需要在工厂周边设置检测点，这样既可以采集明显排放点，也能采集隐式排放点；
59.步骤s4：检测溶液的包裹物质遇水经过一段时间表面溶解，检测试剂与样本融合，检测试剂由水溶性薄膜包裹，遇水经过一段时间，表面溶解，内部溶液混合；
60.步骤s5：检测样本时，在一侧放置不同频率的波长投射装置，在另一侧放置投射屏，接收折射结果，经过一段时间的样本与检测液融合，发生离子化学反应，若样本污染等级越高，那么其中离子数量就越多，其吸收光谱能力就越强，造成折射也就会发生差别；
61.步骤s6：根据折射结果判断水环境的状况，将有风险区域对应的采集图像调出，判断其大致源头，图像需要进行拟合处理，将波纹行动方向做出标记，根据波纹发生的变化计算出污染方位。
62.步骤s1进一步包括以下步骤：
63.步骤s11：实时监测小船行动速度，当速度发生超过阈值q的增幅或减幅时，发送电
信号至速度感应模块，速度发生变化时需要考虑影响因素，当速度差值超过阈值时就触发检测；
64.步骤s12：风速感应模块反馈风向以及风速信息，将风力对船的影响剔除，速度差值触发检测，此时根据风速感应装置获取风的影响，本发明为了考虑水流的影响，因此需要剔除风力，根据风向以及风速进行计算；
65.步骤s13：若水流对速度影响超过阈值e，那么判断有流入主干的排放水，否则无汇入水流，剔除风力影响之后的船速差值依然超过阈值，那么就可以判断为有外部水流进入主干河流。
66.步骤s2进一步包括以下步骤：
67.步骤s21：当水流对采集船产生影响后，速度超过阈值时触发高清摄像单元，此时的有水流进入主干河道，那么就需要判断水源的大致方位，该方位可以通过水面波形来进行大致判断；
68.步骤s22：拍摄船体后方水面图片，并且开启存储仓，采集当前区域的水流样本，确认是由于外部水流影响的，那么不仅需要拍摄图像而且还需要对水环境进行采样；
69.步骤s23：当存储仓子单元关闭时，仓门内测表面的检测溶液包裹单元在经过一段时间，水膜溶解，检测液混入样本中，该薄膜装置处于样本存储仓内部，当水流进入后，经过一段时间的采集，这一步是为了采集相对准确的样本，避免对流入存在污染可能的水源采集不充分，而检测液的表面由水溶解薄膜构成，当遇水超过一段时间，那么其检测液自动流出，与样本融合；。
70.步骤s3进一步包括以下步骤：
71.步骤s31：在每个工厂的排水出设立采样检测点，当采集船经过时触发采样判断，设立初始检测点的目的是直接测量，避免小船由于检测不到污水流动造成该周期无样本情况出现，同时检测点为固定于工厂排污口附近，所以当工厂进行排污时一定能够检测到；
72.步骤s32：若检测点处经过检测判断无水源流入，则不采样，若有水源流入，则进行样本采样处理，工厂通常会使用排污口进行排污操作，但是任然存使用隐藏排污口的行为，因此需要在检测点查看是否存在污水排放，若无排放就进行采集，就会浪费资源；
73.步骤s33：在到达检测点时，小船统计前置距离p米行驶路程的行动速度模型，若速度在到达采样点时模型曲线曲率大于阈值a，并且该时刻无风力影响，则判断其有水源流入，否则无水源流入，在到达检测点时，船只速度在无风力和水力影响时，其运动速度模型相对较为稳定，若出现突然上升则必然受外力影响，此时需要判断其影响因素，风力因素占比较小时就说明有水源流入造成影响；
74.步骤s34：当某采集点p从未有水流流入，那么则上报该信息，提示需要调整采集点位置，当排污口长期无污水排放，那么说明该工厂的污水排放存在其他通道，因此需要上报管理员进行查看，调整检测点的位置，确保污染检测准确性。
75.步骤s5进一步包括以下步骤：
76.步骤s51：将样本仓中每个子样本取出，使用不同频率光谱照射；
77.步骤s52：由于在检测溶液与重铬酸钾反应，生成三价铬离子，因此产生不同的波长，三价铬离子对波长为600nm的光有很大的吸收能力，其吸光度与三价铬离子浓度的关系服从郎伯一比尔定律。三价铬离子与试液中还原性物质的量有关，因而通过测定三价铬的
吸光度可以间接测出试液的cod值；
78.步骤s53：此时查看另一侧光谱投射屏单元上查看其光谱波长，根据波长判断样本中污染物质的大致含量，通过透射光的显示，可以直观的看出样本的污染程度，污染严重那么吸收越强，光谱波长越短。
79.步骤s6进一步包括以下步骤：
80.步骤s61：若某仓的样本其污染程度超过等级r，那么查看该取样时间节点的拍照图片，污染超过阈值，那么就需要对其进行污染源查询；
81.步骤s62：将照片进行线条拟合处理，并且加粗线条，由于波形的拟合图像会有弯曲的情况出现，那么在拟合之后对图像进行加粗处理，可以缓解这种问题；
82.步骤s63：根据处理后的线条确定水源大致方向。
83.步骤s63进一步包括以下步骤：
84.步骤s631：以小船为中心坐标，其长中心为纵轴，宽中心线为横轴建立坐标系，根据样本采集船的位置进行坐标轴建立，确保计算以及方位的准确性；
85.步骤s632：选取发生倾斜角度一侧的拟合直线，选择最接近过坐标中点的一根，拟合图像多为连续的平行线，其中最靠近中心的一根其计算所到来的准确性越高，并且工厂的范围较大，因此选择拟合线所带来的偏差几乎可以忽略不记；
86.步骤s633：将该线延长，延长线与该侧岸边形成的交点为t，并获取该角度α，根据三角勾股定理，小船距离岸边的距离是知道的，同时知道选取拟合线的角度，就可以计算出进入主干河流水源的区域；
87.步骤s634：获取采样船与该侧岸边的距离y，测算t与采集船纵坐标的大致坐标，t＝y*tanα，此时y的大致坐标为(y，t)，t拟合线段与河流一侧边界的交点，若角度越大，那么其距离目前采集船的距离越远，使用的坐标为当时采集船的实时坐标建成，有坐标与坐标系，那么目标的确认就是自然形成的。
88.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
89.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。